Задача 2 Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии алюминия с серной кислотой, если в реакции используется 250 г алюминия, содержащего 5% примесей.
Чтобы рассчитать объем выделившегося водорода при взаимодействии алюминия с серной кислотой, сначала необходимо выяснить, сколько чистого алюминия участвует в реакции.
Определение массы чистого алюминия:
- У нас есть 250 г алюминия, содержащего 5% примесей.
- Для этого вычислим массу чистого алюминия: \[ \text{Масса чистого алюминия} = 250 \, \text{г} \times (1 - 0.05) = 250 \, \text{г} \times 0.95 = 237.5 \, \text{г} \]
Уравнение реакции: Серная кислота (H₂SO₄) реагирует с алюминием (Al) с образованием водорода (H₂) и сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃). Уравнение реакции можно записать так: \[ 2 \, \text{Al} + 6 \, \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2 \, \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3 \, \text{H}_2 \]
Из уравнения видно, что 2 моль алюминия (Al) выделяют 3 моль водорода (H₂).
Вычисление количества молей алюминия: Молярная масса алюминия примерно равна 27 г/моль. \[ n_{\text{Al}} = \frac{m_{\text{Al}}}{M_{\text{Al}}} = \frac{237.5 \, \text{г}}{27 \, \text{г/моль}} \approx 8.79 \, \text{моль} \]
Вычисление количества молей водорода: По уравнению реакции: \[ 2 \, \text{Al} : 3 \, \text{H}_2 \] Отсюда следует, что количество молей водорода: \[ n_{\text{H}_2} = n_{\text{Al}} \times \frac{3}{2} = 8.79 \, \text{моль} \times \frac{3}{2} = 13.19 \, \text{моль} \]
Перевод молей водорода в объем: При нормальных условиях (0 °C и 1 атм), 1 моль газа занимает объем 22.4 л. \[ V_{\text{H}_2} = n_{\text{H}_2} \times 22.4 \, \text{л/моль} = 13.19 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль} \approx 295.66 \, \text{л} \]
Таким образом, объем водорода, выделившегося при взаимодействии 250 г алюминия с серной кислотой, составляет примерно 295.66 литров.
Если есть еще вопросы или нужно что-то уточнить — пожалуйста, дайте знать!
